成都地铁转辙机接地探讨

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【摘 要】文章对成都地铁转辙机采用连接地线所致故障原因及采取对策作了介绍。

【关键词】成都地铁；转辙机；接地；探讨

成都地铁1号线转辙机安装时，为了保护检修人员，确定采取转辙机外壳接地的方案。实施中把转辙机外壳通过配线钢丝护套保护管与电缆配线箱盒连接，在电缆配线箱盒上连接地线，从而实现转辙机外壳接地。该方案出发点是为保证安全，在实际运营中，由于该地线连接的存在，长期运营后漏泄电流增大，设备发热严重烧坏二极管，发生道岔失去表示的故障现象。在此笔者就与此故障的相关问题进行探讨并提出对策，供以后施工、检修参考。

1.故障现象

2010年8月12日，世纪城站W3701、W3703道岔在ATS上失去表示。经维修人员检查，发现转辙机设备发热严重，W3701电缆盒道岔表示二极管烧坏，连接配线烧坏，从而造成道岔失表。W3701道岔接地线有火花、接地线与接地扁钢间、接地线与水管接触处、尖轨与基本轨处频繁闪火花，电缆盒体发烫，地面潮湿，测量接地线内电流值达18A（测试此电流时列车已经执行小交路，是在流经该道岔的牵引电流已经很小的情况下的测试数据。该数据会远远小于正常运营，有列车经过时的电流值）。

2.故障原因

当有列车通行时，由于牵引电流的漏泄，牵引电流会通过钢轨、转辙装置、终端盒、地线流经大地到牵引变电所。在最初道岔绝缘件绝缘性能较好的时候，该漏泄牵引电流极小，引起的发热也极小，从而保证设备能正常工作。随着运行时间的增加，由于牵引电流的长期影响，转辙装置的绝缘管垫性能逐步弱化，流过转辙装置的漏泄牵引电流随时间增加进一步增大，该漏泄电流增大的过程也加速绝缘管垫绝缘性能变差，从而使该漏泄电流增大的过程加速，这是一个两者互相促进、彼此强化的过程。随着这个过程的继续，漏泄牵引电流越来越大，使设备发热也越来越严重，最终导致烧坏设备配线及道岔表示二极管。

3.相关问题探讨

3.1为什么要考虑转辙机接地？为什么有漏泄牵引电流存在？现有供电系统是否允许把转辙机处钢轨直接接地，避免漏泄电流经转辙机引起设备发热导致故障？如果供电系统不允许钢轨直接接地，为什么选择这个系统？带着这些问题，笔者多方了解、学习，并尝试解答如下：

第一、DC1500V牵引供电系统是以走行轨为回流通路的直流牵引供电系统。由于钢轨与大地之间不是绝缘的，即使采用了绝缘措施，由于运营环境（如道床表面脏污、导电粉尘覆盖、积水等）和其他方面的的原因，走行轨很难完全绝缘于道床结构。因此钢轨不可避免地向道床及其他结构（如地下金属管道、钢筋等）泄漏电流，亦即由钢轨回流至牵引变电所的电流中必有部分经大地流回牵引变电所。本故障中，就是该类型漏泄电流在接地转辙机处电流很大，发热严重所致。这部分电流因大地土壤的导电性质、地下金属管道位置的不同，分布面很广也很分散，一般称之为“迷流”或“杂散电流”。杂散电流对土建结构钢筋、地下金属管道及设备金属外壳产生电化学腐蚀，即“杂散电流腐蚀”。如果情况严重，将威胁地铁基础结构的安全和设备系统的可靠运行。对这种有害的腐蚀，应进行防护和治理。目前采取的措施是设置“杂散电流收集网”，以减轻这种危害。

第二、当供电分区没有车辆行驶时，牵引直流系统运行正常情况下，钢轨对地电位为零；供电区段内列车运行时,钢轨中流过牵引负荷电流,造成钢轨对地电位的升高(正值或负值)。钢轨对地电位的大小,主要与线路上机车的数量、负荷电流、牵引所间距、钢轨与地间的过渡电阻等因素相关。当发生接触网与钢轨短路、接触网对架空地线(地)短路、直流设备柜架泄漏、牵引变电所整流变压器二次侧交流系统单相接地短路时,会引起钢轨对地电位的陡升。为了保护在钢轨上行走的人身安全，设置钢轨电位限制装置，当钢轨电位达到一定值时，必须在短时间内将钢轨与接地网短接，降低钢轨对地电位。由于钢轨电位限制装置的采用，轨电位一直被限制在90V以下。最极端情况下，维修人员可能承受的电位差也即是钢轨电位限制装置动作时间内的90V左右电压。根据ＥＮ50122-1规定的的人体耐受电压-时间特性标准（见下表1），这种情况不会对人造成伤害。

表1：人体耐受电压-时间特性

动作时间（秒） 0.02 0.05 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5

装置端压（伏） 940 770 660 535 480 435 395

3.2信号对策

针对供电系统的牵引电流漏泄、轨电位升高问题，为了保证检修人员的安全，将转辙装置和地线连接是个好方法。可是运营中，确有造成设备发热严重，导致故障发生的问题。对此，我们可以采取的对策是：取消连接终端盒和转辙机之间的钢丝内护套橡胶管，改用绝缘橡胶管，将转辙设备和地线隔离，使漏泄牵引电流不走转辙装置，由其他电阻更小的地方流过，从而弱化牵引电流对转辙装置的影响。

维修时，尽量利用接触网停电时间检修；若接触网无法停电或临时抢修，采用将转辙机安装装置和杂散电流收集网，用连接线临时连接的方式，使漏泄牵引电流经杂散电流收集网到牵引变电站，从而保证人身安全。检修完毕，即拆除该连接线。

3.3对于几处频繁闪火花的对策

对于接地线与接地扁钢间、接地线与水管接触处、尖轨与基本轨处频繁闪火花，我们采取：

接地线与接地扁钢间连接螺栓全线检查并紧固，确保接触良好。

接地线与水管接触处：若地线与水管需绝缘处，采用将地线固定，避免与水管接触；若地线与水管需连接处，检查连接螺栓并紧固，确保接触良好；

尖轨与基本轨处加装供电牵引连接线。